一种模糊趋近律转台伺服系统滑模控制器设计

针对飞行模拟转台位置伺服系统中存在的非线性摩擦环节,设计了一种补偿摩擦的模糊趋近律滑模变结构控制器.在常规的滑模变结构控制中引入模糊控制,利用模糊控制器来调整滑模控制的趋近律参数.Matlab仿真结果表明,该控制器优于常规指数趋近律变结构控制器,有效地抑制了摩擦力矩的影响,保证了系统的快速性和鲁棒性,实现了高精度的位置跟踪.     

基于非线性约束的涡轮压缩机滑模变结构PI控制仿真研究

为了使燃料电池堆化学反应更加充分,提高发电效率,根据涡轮压缩机驱动原理建立燃料电池堆的涡轮压缩系统模型。基于永磁同步电机驱动数学模型定义控制参数变量,使用高速涡轮压缩机和机电阀控制燃料电池系统中的空气质量流量和压力。针对传统PI控制器进行改进,提出了一种可在不同控制结构上改装的变结构抗饱和策略,设计涡轮压缩机滑模变结构PI控制器。采用Matlab软件对空气质量流量和压力跟踪误差进行仿真,与传统PI控制方法进行对比。结果显示:与PI控制方法相比,涡轮压缩系统采用滑模变结构PI控制方法,空气质量流量和压力跟踪误差较小,控制系统相对稳定。采用滑模变结构PI控制方法,能够提高控制系统的响应速度和跟踪精度,提高燃料电池发电效率。     

隔离型准Z源逆变器滑模控制策略研究

针对隔离型准Z源网络在直流侧存在非最小相位现象,导致其直流链电压和变压器副边电容电压易产生超调和振荡的问题,提出一种基于分段幂次趋近律的滑模控制器用于控制直流链电压。首先根据电感电流、电容电压误差及其积分设计相应的滑模面,并分析其存在可达性,之后设计分段幂次趋近律解决传统滑模控制策略中动态响应慢、抖振大的问题。仿真和实验结果表明:设计的控制器能够很好地稳定直流链电压,相比传统滑模控制器具有更好的动态响应能力和鲁棒性。     

二级倒立摆的滑模变结构控制

倒立摆是检验控制算法性能优劣的理想装置。本文以二级倒立摆为控制对象,研究对其实现有效控制的滑模变结构控制策略。在深入研究变结构控制指数趋近律数学本质的基础上,以仿真研究为手段,绘出了其核心参数与倒立摆状态变量性能指标之间的关系曲线。而后根据倒立摆的控制要求,结合曲线走势选定了一组较优的参数。最后使用这组参数进行了仿真实验研究,同时与状态反馈进行了比较,结果表明,滑模变结构控制策略在控制范围和鲁棒性两个方面优于状态反馈控制策略。     

基于双闭环滑模结构的自动泊车路径跟踪控制

为提高自动泊车系统倒车入库时的路径跟踪控制精度,保证在狭小停车场地情况下自动泊入目标车位的成功率,提出一种双闭环的滑模变结构路径跟踪控制方法。将车辆运动学模型的跟踪控制器系统转换成含有位置控制器和姿态控制器的双闭环级联子系统,并设计一种指数和幂次相结合的趋近律,使泊车跟踪路径在有限时间内达到快速收敛。基于Matlab/Simulink搭建了跟踪控制模型。仿真结果表明:设计的路径跟踪控制算法能保证跟踪点快速收敛到理想路径,可提高自动泊车入库的成功率。     

基于多幂次趋近律的驱鸟机器人路径跟踪控制研究

由于变电站电力设备交错复杂,鸟类的活动对电网的安全运行已造成严重影响,驱鸟移动机器人在路面障碍与空间障碍等不确定因素并存的情况下,需要对路径跟踪进行精确控制。提出一种基于多幂次趋近律的滑模控制策略,首先建立驱鸟机器人运动的数学模型,然后基于多幂次趋近律设计相应的滑模控制器,并且利用李雅普诺夫函数证明其稳定性。仿真实验结果表明:相对于传统的滑模控制策略,该方法鲁棒性强,可快速削弱抖振现象,使得机器人的运动精确跟随理想路径,其研究成果为变电站实现精准驱鸟提供了重要依据。     

三相VIENNA整流器滑模直接功率控制与软启动研究

三相VIENNA整流器传统双闭环PI控制系统存在动态性能较差、参数设计困难的问题。为此,基于直接功率控制(direct power control,DPC)理论,将滑模控制(sliding mode control,SMC)应用到VIENNA整流器中,控制系统内环采用PI控制器满足系统稳定性要求,系统外环选取滑模变结构控制器以改善系统的动态响应特性及鲁棒性。同时,为解决三电平整流器中点电位波动问题,引入平衡因子,采用正负小矢量相互抵消的方法来平衡中点电位。此外,为有效抑制启动瞬间出现的冲击电流,设计了一种三段式启动控制策略,从而实现对整流器的软启动。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建三相VIENNA整流器控制系统仿真模型,验证了滑模直接功率控制策略和软启动方案的正确性和有效性。     

电动轮汽车差动助力转向稳定性控制策略

在建立驾驶员模型、差动转向系统及整车机电系统耦合动力学模型的基础上,考虑了系统存在的不确定因素,分析了驱动转矩和横摆力矩之间的耦合关系。以理想横摆角速度为控制目标,研究了融合模糊逻辑和滑模变结构控制的电动轮汽车差动转向稳定性控制策略。通过模糊逻辑确定滑模趋近律在不同状态下的控制量,以补偿被控系统的不确定性和非线性的影响。仿真结果表明:所设计的稳定性控制器不仅可以有效地解决滑模变结构控制在高频下的抖振问题,而且在不同路面附着系数、不同车速以及侧向风的干扰下均能保证系统具有良好的稳定性。     

VIENNA整流器PI滑模混合控制与晶闸管软启动研究

针对三相VIENNA整流器采用传统PI双闭环控制时系统参数设计困难、鲁棒性差的问题,提出了一种滑模控制(sliding mode control,SMC)策略。该控制策略外环采用滑模控制器,提高了系统的动态性能和鲁棒性,内环采用PI控制器满足系统稳定性要求并简化了控制系统。此外,为抑制VIENNA整流器的启动冲击电流,提出了一种两段式软启动控制方法。首先,使用晶闸管对直流母线电容进行预充电;其次,在PWM整流过程将直流母线电压给定值设定为以一定斜率增长至期望值的斜坡信号;最后切入直流侧负载。仿真结果表明:采用所设计PI滑模混合控制策略的VIENNA整流器,具有良好的动、稳态性能以及鲁棒性;所提出的两段式软启动控制方法具有良好的抑制冲击电流能力。     

倒立摆滑模变结构控制器的设计与实现

倒立摆是检验控制算法性能优劣的理想装置,滑模变结构控制策略以其滑动模态的完全鲁棒性而备受关注。本文以天龙I型倒立摆为控制对象,研究对其实现有效控制的滑模变结构控制策略。首先建立了倒立摆的数学模型;其次根据模型特点设计了滑模变结构控制器,最后通过仿真和实物控制两种手段,验证了所论控制策略的正确性和可行性。     

基于干扰观测补偿的滑模控制器的设计

针对一类具有未知干扰的输入系统,讨论了一种含有干扰观测补偿的滑模变结构控制设计问题,并采用趋近律的滑模设计方法优化控制律参数,有效地削弱了系统抖振现象,以满足控制系统的鲁棒性和趋近运动动态品质的要求,同时也能改善系统的稳态性能。仿真研究结果表明了该方法的有效性。     

具有APF功能的并网逆变器控制策略研究

大量电力电子装置接入电网及分布式发电系统参与并网发电,产生了大量谐波及无功,导致电能质量下降。针对这一问题,分析并联型有源电力滤波器(APF)与非隔离型并网逆变器在主电路结构、控制及功能上的异同,应用基于双闭环并网控制和瞬时无功功率理论的谐波电流检测原理,设计了一种单独PI双闭环统一控制策略,以及PI+重复控制的复合统一控制策略,并进行系统仿真分析。由仿真分析结果可知:复合控制策略可以在节约APF成本的基础上实现并网逆变和有源滤波功能,且效果良好。     

双馈风电机组并网特性仿真研究

为确保并网型双馈风力发电机（Double Fed Induction Generator，DFIG）在系统电压骤降和短路故障下能够稳定运行，在分析双馈风力发电机组整体模型结构的基础上，采用桨距角控制策略，通过调节叶片与风向的夹角，降低风力机组输出的机械功率，控制发电机发出的功率，改善其并网特性以确保并网风电场稳定运行.最后，在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型进行仿真计算.仿真结果表明了双馈风电机组具有一定的动态适应能力，从而验证了控制策略的有效性，体现了对系统暂态电压稳定性的贡献.     

基于模型辨识的CMOS图像传感器热电制冷系统滑模控制

为了提高CMOS图像传感器热电制冷系统的工作性能,解决CMOS图像传感器工作时由于积热导致的暗电流问题,提出了基于模型辨识的CMOS图像传感器热电制冷系统滑模控制方法。分析了CMOS图像传感器热电制冷系统的传热机理,进而建立了CMOS图像传感器热电制冷系统在工作点附近的控制模型。针对辨识出的模型在不同工作点参数变化较大的问题,设计了对CMOS图像传感器热电制冷系统参数变化不敏感的基于指数趋近律的滑模控制器,以提高系统的鲁棒性。利用Matlab/Simulink对系统进行仿真分析,仿真结果表明:相比于传统的PID控制算法,滑模控制方法的动态响应和稳态精度均更优。最后,在实际的CMOS图像传感器热电制冷控制系统中进行了实验测试,结果表明:室温20℃的条件下,输入不同的温度指令滑模控制算法的稳态误差均小于PID控制算法,为±0. 1℃,满足CMOS图像传感器热电制冷控制系统的温控精度的要求。     

基于无差拍的光伏并网系统电流控制策略

针对光伏并网系统中传统双PI控制所得并网电流质量不高的缺陷,提出了电压外环采用PI调节,电流内环采 用无差拍的控制策略。阐述了无差拍控制的基本原理,并提出了预测型无差拍控制的实现方法。分析了谐波产生的主 要原因并采用数字滤波方式来提高精度。在MATLAB/Simulink中进行整个系统的仿真,仿真结果表明在理论上该控制 策略能将电流总谐波失真控制在1%以内。在样机上的实验结果表明,该控制策略能有效改善并网电流质量,达到国家 对光伏并网电流THD小于5%的要求     

统一电能质量调节器的新型控制策略研究

针对UPQC中传统PI控制器对模型依赖性大,且系统参数大范围变化时,难以保证良好的动静态性能等问题,提出了一种基于CGT(command generator tracker)的直接自适应控制策略。当输入为时变信号时,该控制器能够使被控对象输出高质量的跟踪参考模型输出,从而达到渐近跟踪效果。与传统的PI控制相比,基于CGT的直接自适应控制策略具有更好的鲁棒性、灵活性和适应性。完成了相应的UPQC仿真模型及实验平台的搭建,对UPQC的补偿性能进行了仿真分析与实验。实验验证了该控制策略的有效性和可行性。     

采用神经网络滑模控制的齿隙摩擦补偿

基于滞环齿隙模型和集合摩擦模型,建立了齿轮传动系统动力学变结构模型。采用径向基函数(RBF)神经网络和滑模控制构成复合控制器,对系统齿隙、摩擦非线性因素进行了补偿。利用RBF神经网络调节滑模控制器的切换项增益,降低了滑模控制的抖振,提高了补偿效果,仿真结果验证了该方法的可行性。     

主动悬架的滑模控制指数趋近率参数优化

针对车辆主动悬架滑模控制方法中按经验选取指数趋近率参数造成悬架控制效果未能达到预期的问题,提出一种滑模控制参数优化方法,消除了指数趋近率参数选取的随意性,提高了主动悬架的控制效果和控制精度。首先建立1/4车辆主动悬架系统模型,并根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面系数,使用指数趋近率改善滑模运动段的动态特性;其次分析滑模控制方法中按经验选取指数趋近率参数的缺点,并采用遗传算法对其进行优化。仿真结果显示:与被动悬架和滑模控制悬架相比,优化后的滑模控制悬架二次型性能指标分别减小了7.6%和35.6%,簧载质量加速度均方根值减小了13.3%和45.6%,表明运用遗传算法对滑模控制参数优化后的控制效果优于优化之前,证明了这种优化滑模控制方法的先进性。     

无人车辆轨迹跟踪与横摆稳定协调控制研究

针对无人车辆轨迹跟踪问题,为兼顾车辆轨迹跟踪和横摆稳定的双控制目标,提出了一种无人车辆轨迹跟踪与横摆稳定协调控制策略。根据车辆轨迹跟踪模型,基于快速幂次趋近律设计了车辆轨迹跟踪滑模控制器,旨在通过无人车辆自主转向控制跟踪参考轨迹。同时,利用滑模算法设计了车辆横摆稳定控制器,通过横摆力矩控制跟踪参考横摆角速度。考虑到横摆稳定控制器中横向车速未知的情况,设计了横向车速滑模观测器,从而为横摆稳定控制器提供信息输入。此外,利用横摆力矩控制量设计了前轮转向角补偿模块,通过轨迹跟踪和横摆稳定控制器的协调,进一步修正轨迹跟踪精度。利用CarSim和Simulink平台搭建了联合仿真模型。仿真结果表明:所提出的轨迹跟踪与横摆稳定协调控制策略能够实现轨迹跟踪,并兼顾车辆的横摆稳定性。     

非线性变结构控制理论及在分岔控制中的应用

系统地介绍了变贩基本概念，包括各种形式的趋近律及切换函数的设计方法。提出了一种引入等效控制项的非线性变结构分岔控制方法。该控制律既保留了传统非线性变结构控制的优点，又简化了设计，解决了高频抖动的问题。通过实例仿真分析，验证了该方法的有效性。